一种基于多旋翼无人机的低空下投式探空仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于多旋翼无人机的低空下投式探空仪，包括外壳、降落伞、弹射装置和采集装置；弹射装置包括圆形推板、弹簧、挂钩、电动推杆和触控接点；圆形推板水平设置在上腔体内，降落伞与圆形推板上表面连接；弹簧连接在圆形推板底部，其伸缩方向与圆形推板垂直；挂钩连接在圆形推板底部，挂接在电动推杆的外杆上，圆形推板施加一向下的推力在弹簧上；电动推杆的控制部和触控接点连接，当触控接点断开后，激活电动推杆缩短外杆以使挂钩与外杆分离，圆形推板在弹簧回复力的作用下向上移动将降落伞推出上腔体并展开。本实用新型专利技术通过优化开伞装置来提高降落伞打开速度和探空仪下降速度的控制，降低了整个系统的成本，结构简单易控。构简单易控。构简单易控。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多旋翼无人机的低空下投式探空仪


[0001]本技术涉及环境监测
，具体而言涉及一种基于多旋翼无人机的低空下投式探空仪。

技术介绍

[0002]气象数据要素主要包括：温度、湿度、气压、风速、风向、经纬度和海拔高度，环境监测、气象预测和灾害预防与我们的生活息息相关也至关重要。随着多旋翼无人机的发展，将多旋翼无人机与下投式探空仪相结合进行低空气象数据检测逐渐受到研究人员的重视。现有的下投式探空仪在开伞时容易出现缠绕和开伞速度缓慢等问题，在开伞速度和开伞稳定性上得不到保障，难以适用于多旋翼无人机进行低空气象数据采集，也不适于开展城市及周边环境的气象数据采集。

技术实现思路

[0003]本技术目的在于提供一种基于多旋翼无人机的低空下投式探空仪，通过优化开伞装置来提高降落伞打开速度和探空仪下降速度的控制，并在现有的下投式探空仪技术的基础上和适用于多旋翼无人机的搭配上对硬件方面进行了优化，从而降低了整个系统的成本，使得结构简单易控。
[0004]为达成上述目的，结合图1，本技术提出一种基于多旋翼无人机的低空下投式探空仪，所述下投式探空仪包括外壳、降落伞、弹射装置和采集装置；
[0005]所述外壳呈圆筒型，其内部由上至下设置有上腔体和下腔体；所述降落伞和弹射装置设置在上腔体内，采集装置固定在下腔体内；
[0006]所述弹射装置包括圆形推板、弹簧、挂钩、电动推杆和触控接点；圆形推板水平设置在上腔体内，降落伞与圆形推板上表面连接；弹簧连接在圆形推板底部，其伸缩方向与圆形推板垂直；挂钩连接在圆形推板底部，挂接在电动推杆的外杆上，圆形推板施加一向下的推力在弹簧上以使弹簧呈被压缩形态；电动推杆的控制部和触控接点连接，当触控接点断开后，激活电动推杆缩短外杆以使挂钩与外杆分离，圆形推板在弹簧回复力的作用下向上移动将降落伞推出上腔体并展开；
[0007]所述采集装置用于在外壳下降过程中采集当前所处区域的气象数据。
[0008]进一步地，所述降落伞包括降落伞面、环形口线圈、线连接块和N+1连接线；
[0009]所述降落伞面呈锥状半封闭伞面结构，其底部设置有进气口，环形口线圈安装在进气口处，在外力作用下控制进气口的大小；所述线连接块安装在降落伞面下方中心位置，其侧面设置有N根均匀周向连接至降落伞面内侧壁的连接线；所述线连接块通过另外一根连接线与圆形推板连接。
[0010]进一步地，所述采集装置包括外接电池、采集电路、固定台面、电源开关；
[0011]所述固定台面和外接电池均固定安装在下腔体内，采集电路安装在固定台面上；
[0012]所述下腔体侧壁上开设有电源开关槽，电源开关嵌在电源开关槽内，所述电源开
关的一端与外接电池连接，另一端分别与采集电路和电动推杆连接，用于控制采集电路和电动推杆的通断电状态。
[0013]进一步地，所述下腔体侧壁上还开设有充电接口槽，充电模块嵌在充电接口槽内，与外接电池连接。
[0014]进一步地，所述采集电路包括GPS模块、温度传感器、湿度传感器和气压传感器。
[0015]进一步地，所述采集装置还包括无线传输模块，用于将采集到的气象数据发送给地面接收平台。
[0016]进一步地，所述外接电池通过降压稳压电路与采集电路连接；所述降压稳压电路包括依次连接的电解电容、正向低压降稳压器和多个并联电容；所述电解电容用于对外接电池进行稳压降噪，再由低压降稳压器将外接电池的输出电压分别降为3.3V和5V,最后通过高容值电解电容和低容值瓷片电容并联进行高频和低频干扰处理。
[0017]进一步地，所述下投式探空仪的触控接点与多旋翼无人机的触控接点连接，当两者分开时，电动推杆被激活。
[0018]随着多旋翼无人机技术的发展和成熟，将多旋翼无人机与探空仪相结合用来高效采集气象数据逐渐受到人们的关注。利用多旋翼无人机垂直起降、成本低和操作简单的优势，结合本实用型新设计的新型下投式探空仪，可为我们开展城市及周边环境的气象数据采集，搭建一种城市冠层气象数据采集体系。本技术设计的新型下投式探空仪不但能够有效适用于多旋翼无人机，而且还能够实现快速开伞和探空仪下降速度的控制。
[0019]降落伞呈锥状半封闭伞面结构，底面有个可控的进气口，并且进气口设有环形口线圈。降落伞内部有一个线连接块，通过线均匀的与降落伞面相连接，并且线连接块底部引出一根线与探空仪连接。探空仪外壳呈圆筒形结构，分为上下两个空腔部分。上部分空腔主要用于放置降落伞控制装置和降落伞。降落伞控制装置主要包括圆形推板、弹簧、挂钩、小型电动推杆和触控接点。下半部分主要用于放置硬件电路板和外接电池，主要包括固定硬件电路板的固定台面、电源开关槽和充电接口槽。探空仪中的小型电动推杆由其上的触控接点和多旋翼无人机上的触控接点控制。并且多旋翼无人机触控接点与飞控的地线相连。
[0020]优选的，硬件电路包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、GPS、主控芯片、降压稳压模块、通信串口、调试接口、故障警报小灯和无线数传。温度传感器用于采集温度数据；湿度传感器用于采集湿度数据；气压传感器用于采集气压数据；GPS用于采集经纬度和海拔高度数据，风速风向则通过GPS测量到的经纬度和海拔高度计算得到的。探空仪采用ST公司生产的STM32F030CCT6主控芯片，该芯片通过SPI端口与温度传感器、湿度传感器和气压传感器通信；通过UAST与无线传输模块和GPS模块通信。传感器将采集到的气象数据传输至主控芯片，由主控芯片进行计算、编码和打包，并通过无线传输模块发送出去。探空仪通过外接电源在降压和稳压后，为整个电路提供稳定的工作电压。降压稳压模块主要包括正向低压降稳压器(AMS1117)、电解电容和多电容滤波电路。
[0021]至于传感器选择，例如，湿度传感器采用基于电容式相对湿度传感器(HMC03M)；温度和气压传感器是一种基于MEMS先进技术的高分辨率传感器(MS5803
‑
01BA)；定位模块是一种GPS和北斗相结合的高性能模块(BD
‑
125)；无线数据传输采用的是由亿佰特公司出品的全新一代LoRa射频无线模块等。
[0022]以上本技术的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于：
[0023](1)本技术的新型下投式探空仪是针对多旋翼无人机而设计的一种用于完成对城市及周边环境的气象数据采集任务，搭建一种城市冠层气象数据采集体系的采集装置。
[0024](2)本技术的新型下投式探空仪通过GPS测量到的经纬度和海拔高度对风速风向进行计算，降低风速风向采集难度，简化采集系统结构。
[0025](3)本技术的新型下投式探空仪体积小、价格低，在城市及周边环境可以进行多次气象数据采集，通过多组数据提高数据的准确性。
[0026](4)本技术的新型下投式探空仪改良了降落伞结构，设计成锥状半封闭伞面结构通过单线连接方式可以避免降落伞在打开时，发生多线缠绕和无法打开等问题，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多旋翼无人机的低空下投式探空仪，其特征在于，所述下投式探空仪包括外壳、降落伞、弹射装置和采集装置；所述外壳呈圆筒型，其内部由上至下设置有上腔体和下腔体；所述降落伞和弹射装置设置在上腔体内，采集装置固定在下腔体内；所述弹射装置包括圆形推板、弹簧、挂钩、电动推杆和触控接点；圆形推板水平设置在上腔体内，降落伞与圆形推板上表面连接；弹簧连接在圆形推板底部，其伸缩方向与圆形推板垂直；挂钩连接在圆形推板底部，挂接在电动推杆的外杆上，圆形推板施加一向下的推力在弹簧上以使弹簧呈被压缩形态；电动推杆的控制部和触控接点连接，当触控接点断开后，激活电动推杆缩短外杆以使挂钩与外杆分离，圆形推板在弹簧回复力的作用下向上移动将降落伞推出上腔体并展开；所述采集装置用于在外壳下降过程中采集当前所处区域的气象数据。2.根据权利要求1所述的基于多旋翼无人机的低空下投式探空仪，其特征在于，所述降落伞包括降落伞面、环形口线圈、线连接块和N+1连接线；所述降落伞面呈锥状半封闭伞面结构，其底部设置有进气口，环形口线圈安装在进气口处，在外力作用下控制进气口的大小；所述线连接块安装在降落伞面下方中心位置，其侧面设置有N根均匀周向连接至降落伞面内侧壁的连接线；所述线连接块通过另外一根连接线与圆形推板连接。3.根据权利要求1所述的基于多旋翼无人机的低空下投式探空仪，其特征在于，所述采集装置包括外接电池、采集电路、固定台面、电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彪，方磊，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：